Общетеоретические статьи
Сток взвешенных наносов рек – один из объективных и достаточно точных показателей активности эрозии в границах их водосборов [1–5 и др.], несмотря на то, что в ряде регионов планеты доля влекомого компонента в общем речном стоке наносов (как интегральной характеристики транзитной механической денудации в бассейнах) может быть весьма существенной [6, 7 и др.] и оценки суммарной эрозионно-денудационной активности только лишь по стоку взвешенных наносов здесь, в этой связи, допускают ощутимые погрешности. Наряду с определением общей интенсивности эрозии в речных бассейнах взвешенные наносы пригодны и для расчета ее структуры – выделение русловой и бассейновой (почвенно-овражная эрозия) составляющих, и в ряду альтернативных подходов к оценке эрозионной структуры в речных бассейнах применение взвешенных наносов при региональных и глобальных исследованиях более предпочтительно по целому ряду причин [8].
В настоящей работе изложены лишь основные пространственные закономерности соотношения русловой и бассейновой составляющих эрозионной активности в речных водосборах на примере столь крупного региона планеты как Северная Евразия.
Исследования русловых процессов своей конечной целью, наряду с выявлением определяющих факторов, механизмов, закономерностей, форм проявления и решения практических (инженерных) задач, имеют обоснование прогнозов развития, изменения русел, пойм, берегов, перекатов, получение количественных и качественных оценок ожидаемых переформирований на разные временные интервалы. Особенно важны они при решении задач, возникающих при водохозяйственном, гидротехническом и строительном освоении рек и приречных территорий, использовании их водных и минеральных ресурсов, развитии и совершенствовании водных путей. По существу вся история становления и развития учения о русловых процессах (русловедение) связана с разработкой методов прогноза и учета русловых деформаций. Однако полноценная классификация прогнозов, как и оценка современного их состояния практически отсутствует, хотя попытки это осуществить предпринимались неоднократно.
Дискуссии
За длительную геологическую историю развития рек происходило неоднократное чередование периодов глубинной эрозии (врезания) и заполнения долин рыхлыми отложениями. На равнинных реках в зависимости от климатических условий каждого периода, определяющих водность рек, формировались русла и поймы с определенными морфологическими и морфометрическими характеристиками. Г.И. Горецким изучены прареки Русской равнины, которые существовали на этой территории в раннем и среднем антропогене. Они отличались наибольшей многоводностью и сформировали широкие долины, находящиеся в настоящее время в погребенном состоянии. Для ряда рек eвропейской территории России установлены значительные изменения размеров пойм и излучин в сторону увеличения и уменьшения относительно современных, связанные с колебаниями климата и водности рек. Результаты исследований, проведенных Н.В. Хмелевой в предгорьях Юго-Восточного Урала, показали, что радиусы излучин древних рек, сформировавшихся в условиях теплого влажного климата олигоцен-миоцена, более чем в три раза превышают средний радиус современных излучин. Эти изменения объясняются значительно большей водностью древ- них рек. Таким образом, для равнинных областей и предгорий прослеживается связь морфологии днищ долин и параметров их русел с изменениями климата.
Для горных районов и переходных областей от гор к равнинам подобные оценки практически не проводились, хотя погребенные долины развиты в них повсеместно. Как исключение, можно привести статью Ю.И. Гольдфарба, в которой без анализа причин отмечается, что в большинстве районов Северо-Востока Азии ширина днищ погребенных и современных долин различается незначительно. Исследование этого вопроса представляет не только теоретический интерес, но и весьма актуально в связи с поисками и разведкой россыпных месторождений в погребенных долинах. Выявление закономерностей изменения морфологии и морфометрии долин в зависимости от климатических условий и характера рельефа позволяет прогнозировать особенности строения погребенных россыпей.
В настоящей статье изложены результаты исследований этой проблемы, проведенных в двух россыпных районах Восточной Сибири – Ленском, в пределах Патомского нагорья, представляющего систему расчлененных глубокими долинами среднегорных массивов высотой 1200–1300 м, с максимальной высотой до 1924 м, и в Куларском, расположенном в междуречье рек Яны и Омолоя, рельеф которого имеет низкогорный облик, а в среднем и нижнем течении представлен плоскогорьем. Различия в характере рельефа этих районов позволили выявить влияние климата на морфологию и морфометрию погребенных и современных долин в зависимости от типа рельефа.
Научные сообщения
Речные долины в целом, а пойма и русло в особенности, являются, с одной стороны, одним из самых значимых природных субъектов хозяйствования, а с другой – наиболее динамичными объектами рельефа суши. Изменения, связанные с русловыми деформациями и периодическим затоплением поймы, происходят там очень интенсивно и становятся заметными по истечении нескольких лет, а иногда – даже месяцев или дней.
В предлагаемой статье представлены результаты изучения ряда рек Среднеамурской низменности, полученные в ходе полевых работ (2006–2012 гг.), а также опирающиеся на опубликованные литературные, статистические и картографические издания, фондовые материалы. Цель работы – определить особенности, интенсивность и направленность русловых переформирований, характерных для рек Среднеамурской низменности.
Среди равнинных широкопойменных рек существует особая группа, обладающая определенной спецификой своей морфологии и динамики. Это реки, дренирующие котловины частично спущенных озер. Их русла, как правило, врезаны в озерные отложения – глины и тяжелые суглинки, плохо размываемые водным потоком, реже – супеси и пески. Долины этих рек отличаются крайне нечетко выраженными границами при большой ширине, почти полным отсутствием террас, часто – следами интенсивных блужданий русла реки по днищу долины.
Судя по сильной извилистости русел таких рек, за время своего существования они испытывали весьма интенсивные деформации, однако современный дистанционный мониторинг показывает весьма незначительные скорости размыва вогнутых берегов излучин – в среднем не выше 0.5 м/год.
К подобным рекам относится Сунгача, левый приток р. Уссури. Она вытекает из оз. Ханка в его северо-восточной части (рис. 1). Протяженность р. Сунгачи – 212 км. Площадь бассейна (от истока) – 27 270 км2 (в т.ч. в пределах России – 22 100 км2 ). Почти на всем своем протяжении она течет по днищу озерной котловины – плоской сильно заболоченной низине со следами переcекавших ее древних русел давно исчезнувших рек – остатков предыдущих этапов эволюции Ханкайской котловины.
Работая преимущественно в областях умеренного климата, автору не раз приходилось проводить реконструкции этапов развития рельефа, для которых были типичны иные температурные условия и, соответственно, иные типы выветривания и доминирующие процессы рельефообразования. Так, карстующиеся породы протерозойского и кембрийского возраста в Западном Приохотье и на востоке Сибирской платформы распространены достаточно широко, однако современные процессы карстообразования протекают в них слабо: голый поверхностный карст в условиях вечной мерзлоты практически не развивается, поэтому находки современных карров единичны, размеры и численность молодых воронок невелики. При этом, однако, на фрагментах древних поверхностей выравнивания, в настоящее время занимающих приводораздельные участки на правобережье среднего течения р. Маи (т.н. Учуро-Майская карстовая зона) обнаружены следы достаточно впечатляющего развития карста на двух гипсометрических уровнях. На верхнем многочисленны реликтовые коррозионные воронки размерами до 30×20×5 м и польеобразные котловины длиной до 45 м, обильны реликтовые карры нескольких типов, описаны карстовые останцы разных размеров и морфологии. На нижнем гипсометрическом уровне встречаются пещеры, туннели, карстовые источники, а на плато Мар-Кюэль – подземная речная сеть с перехватом поверхностного стока. Активное карстообразование протекало здесь в конце палеогена–начале неогена в условиях климата, близкого к тропическому. И такие примеры не единичны: следы древнего тропического карста описаны на Памиро-Алае, в Чехии, в Смоленском Поозерье и др.
В свою очередь, формы современного карста различных тропических регионов, в том числе, и Центральной Америки, с той или иной степенью детальности охарактеризованы во многих работах российских и зарубежных ученых. Однако, оказавшись в 2013–2014 гг. в карстовых областях тропиков Гватемалы, Белиза и юга Мексики, нельзя было не обратить внимания на специфику рельефообразования и распространения различных типов карстовых форм. Хочется надеяться, что результаты проведенных исследований будут полезны не только специалистам по карсту, но и более широкому кругу геоморфологов, тем более, что работ, посвященных этому региону, в русскоязычной литературе практически нет.
Интерес к изучению речных пойм со стороны представителей естественных и гуманитарных наук охватывает самые различные направления. Для геоморфологов (гидрологов, палеогеографов) комплексные исследования пойм в последние годы направлены преимущественно на реконструкцию морфологии речных русел и характера русловых деформаций в прошлом. Для археологов и историков интерес к поймам чаще всего связан с решением проблем заселения и использования человеком приречных территорий в голоцене. По результатам этих исследований проводится привязка разновозрастных стоянок людей к определенным пойменным геосистемам, делаются заключения об особенностях уклада и типах хозяйствования.
В большинстве случаев в качестве операционной территориальной единицы исследователями выбирается пойменная генерация (ПГ) – группа элементарных геосистем, сформировавшихся в определенный период голоцена и отличающихся от смежных с ними природно-территориальных комплексов набором микроформ, характером растительности, степенью увлажнения и некоторыми другими особенностями состояния природных компонентов.
Исследования полярных областей нашей планеты за последние два десятилетия ознаменовались большими достижениями. Особенно значимые результаты были получены при изучении рельефа территорий, перекрытых ледником. Ведущая роль при этом, принадлежит работам на острове Гренландия и в Антарктиде. Изучение подледно-подводного рельефа последней выполнялось в рамках международного проекта BEDMAP (“Топография коренного ложа Антарктики”). Он был завершен в 2000 г. созданием базы данных и изданием карты высот подледно-подводной поверхности. Эти материалы стали основой геоморфологической интерпретации, приведенной, в частности, в [3–6].
В 2011 г. была инициирована вторая генерация проекта BEDMAP, BEDMAP2, завершившаяся в 2012 г. обновлением базы данных и предыдущих карт. Появление новых данных о высотах подледно-подводной поверхности Антарктиды требуeт обновления существующих геоморфологических карт этого континента и необходимости создания отсутствующей ныне единой системы районирования по высотному признаку, которая учитывает скрытый подо льдом рельеф скального основания полярных регионов. При этом нельзя ограничиваться лишь Антарктидой. В Арктике также имеются достаточно мощные и обширные ледники. Прежде всего это о-в Гренландия, архипелаги Шпицберген, Земля Франца-Иосифа, Новая Земля и Северная Земля, а также острова Девон и Элсмир, входящие в состав Канадского арктического архипелага.
В качестве первого шага в создании системы районирования автор видит анализ высот подледно-подводной поверхности нашей планеты и составление новой гипсографической кривой. Она и методика ее построения излагаются в настоящей работе.
Проблема картографирования проявлений катастрофических склоновых процессов продолжает оставаться весьма актуальной, поскольку крупные оползни, сели, обвалы и их парагенетические комплексы – одни из основных агентов разрушения технических сооружений и гибели людей в горных районах при аномальных, преимущественно метеорологических или сейсмических явлениях. Их точное местоположение, тип, особенности развития служат определяющими параметрами для планирования и безопасной реализации различных видов хозяйственной деятельности. Кроме того, детальная характеристика отдельных аномальных проявлений рельефообразующих процессов – ключ к пониманию режима и пространственной локализации факторов, влияющих на развитие оползней и селей, в т. ч. имеющих принципиальное значение для долгосрочной оценки опасности и риска, таких как интенсивность сейсмических сотрясений и расположение сейсмогенных структур.
Прогресс в картографировании опасных гравитационных и флювио-гравитационных процессов связан с технологическим совершенствованием средств дистанционного зондирования, обеспечивающим достаточную детальность в совокупности с широким пространственным покрытием. Значительное количество исследований, посвященных оценке развития оползней и селей, составлению карт опасности, риска, кадастрового учета проявлений рельефообразующих процессов, выполнено на основе повторных космических и аэросъемок, фиксирующих результаты катастрофических трансформаций рельефа после сильных землетрясений или катастрофических ливневых осадков. Серьезным ограничением таких исследований бывает время, прошедшее с момента образования деструктивных форм, поскольку ландшафтные изменения, в особенности в условиях гумидного климата, уже через несколько десятилетий скрывают под густой растительностью морфологические черты поверхности. Не является исключением и Кавказ, где древесная растительность в значительной степени маскирует элементы микро- и в существенной доле мезорельефа.
В такой ситуации незаменимо лазерное сканирование (LiDAR) с воздушного носителя, позволяющее выявить черты истинного рельефа без искажения поверхности за счет растительного покрова, присущего другим видам дистанционных данных – фото, сканерных и радиолокационных. Применяемые в настоящее время материалы LiDAR при оценке развития опасных процессов особенно эффективны для выявления скрытых, законсервированных и замаскированных растительным покровом форм без проявлений современной активности. Детальность материалов LiDAR, обеспечивающая картографирование с точностью до первых метров и даже десятков сантиметров как по горизонтали, так и по вертикали, дает возможность на базе морфологического анализа оценивать генетические и возрастные соотношения отдельных форм рельефа и их комплексов, что служит основанием для установления взаимосвязи рельефа с тектоническими нарушениями, проявлениями их активности и определения сейсмической опасности территории.
История науки
Великий советский ученый-географ Иннокентий Петрович Герасимов (1905–1985) внес огромный вклад в развитие современной науки. Он был многогранным ученым, создал конструктивную географию, значительно развил отечественную геоморфологию, существенно преобразовал научную деятельность руководимого им Института географии АН СССР и многое другое. Это был энергичный, волевой, красивый и до конца своих дней молодой человек (на приводимой фотографии ему сорок с небольшим лет). Об И.П. Герасимове много и хо- рошо написано. Ниже рассматриваются главным образом его достижения в области геоморфологии и приводятся краткие зарисовки эпизодов общения автора с ним.
Хроника
Всероссийская конференция с международным участием “Геодинамические процессы и природные катастрофы. Опыт Нефтегорска”, организованная Институтом морской геологии и геофизики (ИМГиГ) ДВО РАН при поддержке РФФИ и Правительства Сахалинской области, проходила с 26 мая по 7 июня 2015 г. в г. Южно-Сахалинске. В ней приняли участие более 170 человек (рис. 1), из них 9 из Японии (Kimata F., Ichiyanagi M., Shigefuji M., Takahashi H., Takai N., Nishimura Y., Nakamura Y., Kagami H., Kasahara M.) и 1 из ЮАР (Kijko A.). Российские специалисты представляли научные институты, вузы, научно-производственные и иные организации как самого Сахалина, так и Санкт-Петербурга, Москвы, Иркутска, Биробиджана, Петропавловска-Камчатского, Магадана, Улан-Удэ, Хабаровска, Владивостока, Новосибирска, Нерюнгри. Наряду с геологами – сейсмологами, тектонистами и вулканологами, в конференции приняли участие и географы – океанологи, геоморфологи, палеогеографы, ландшафтоведы и др., что обусловлено широким спектром природных катастроф, вызываемых геодинамическими процессами. К конференции были изданы материалы докладов в двух томах.
В мае 2015 г. состоялась традиционная встреча геоморфологического сообщества России, стран СНГ и ближнего зарубежья – Всероссийская конференция “VII Щукинские чтения. Геоморфологические ресурсы и геоморфологическая безопасность: от теории к практике”. С 1985 г. один раз в пять лет это значимое для геоморфологов мероприятие организуется и проводится кафедрой геоморфологии и палеогеографии географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова. Прошедшая встреча стала юбилейной, ведь именно в 2015 г. исполнилось 130 лет со дня рождения выдающегося отечественного геоморфолога – основателя кафедры геоморфологии и палеогеографии профессора, доктора географических наук Ивана Семеновича Щукина, неоднократно отмечавшего высокую значимость тематических встреч для развития нашей науки. Вот уже тридцать лет в рамках Щукинской конференции рассматриваются актуальные вопросы фундаментальных и прикладных геоморфологических и палеогеографических исследований. Тематика конференции меняется, отражая этапы развития нашей науки, изме-нение специфики исследований, а также актуальные потребности общества. В 2015 г. темой конференции стали проблемы геоморфологической безопасности и геоморфологических ресурсов, в частности, рассматривались концептуальные основы использования достижений науки о рельефе для удовлетворения потребностей современного общества и сохранения окружающей среды. Обеспечение безопасности природопользования – актуальная задача в рамках перехода к устойчивому развитию. Научно обоснован междисциплинарный подход к решению проблемы, основанный на синтезе частных концепций безопасности, разрабатываемых техническими и естественными науками. В кругу этих актуальных для общества вопросов есть место и геоморфологическим исследованиям, что неоднократно подчеркивалось на конференции.
С 2 по 4 июля 2015 г. в Барнауле проходила Региональная конференция Международной ассоциации геоморфологов (МАГ / IAG), организованная на базе Алтайского государственного университета при поддержке МГУ им. М.В. Ломоносова. Председатель оргкомитета – декан географического факультета АГУ проф. Г.Я. Барышников – в мае 2015 г. был избран Президентом Ассоциации геоморфологов России (АГР), а заместитель председателя – доцент А.В. Панин (МГУ) – секретарем АГР. Официальным языком конференции, как это принято МАГ, был английский.
ISSN 2949-1797 (Online)
